Кабель АПвКаВ 20 кВ

Кабель АПвКаВ 20 кВ: полное техническое описание и область применения

Кабель АПвКаВ 20 кВ представляет собой силовой кабель с изоляцией из сшитого полиэтилена (СПЭ), алюминиевыми жилами, броней из круглых стальных оцинкованных проволок и защитным наружным поливинилхлоридным шлангом. Данный тип кабеля предназначен для передачи и распределения электрической энергии в стационарных установках на номинальное переменное напряжение 20 кВ частотой 50 Гц. Его конструкция обеспечивает высокую надежность при прокладке в земле (траншеях), в том числе в условиях с высокой коррозионной активностью, в кабельных каналах, туннелях и шахтах, а также при наличии риска механических повреждений.

Расшифровка маркировки АПвКаВ 20 кВ

• А – токопроводящая жила из алюминия.
• П – изоляция из сшитого полиэтилена (Cross-linked Polyethylene, XLPE).
• в – внутренняя оболочка из поливинилхлоридного пластиката.
• Ка – тип бронепокрова: «К» – броня из круглых стальных оцинкованных проволок, «а» – указывает на то, что броня наложена поверх герметизированной оболочки (в данном случае поверх внутренней ПВХ оболочки).
• В – наружный защитный покров (шланг) из поливинилхлоридного пластиката.
• 20 кВ – номинальное напряжение 20 000 Вольт.

Конструкция кабеля АПвКаВ 20 кВ

Конструкция кабеля является многослойной, каждый слой выполняет строго определенную функцию, что в совокупности обеспечивает долгий срок службы и стабильность параметров.

1. Токопроводящая жила

Изготавливается из алюминия (марки АВЕ или АА по ГОСТ 22483). Жила может быть однопроволочной (секторной или круглой) для сечений до 240 мм² включительно, либо многопроволочной (круглой) для всех сечений. Использование алюминия обеспечивает легкость и экономичность кабеля по сравнению с медными аналогами.

2. Экран на жиле (полупроводящей экран)

Поверх токопроводящей жилы накладывается экструдированный слой из полупроводящего сшитого полиэтилена. Его назначение – выравнивание электрического поля и предотвращение локальных перенапряжений на границе жила-изоляция, что критически важно для кабелей среднего напряжения.

3. Изоляция

Основной изоляционный слой выполнен из сшитого полиэтилена (XLPE). Этот материал обладает высокой электрической прочностью, отличными температурными характеристиками (допускает нагрев жилы до +90°C в длительном режиме и до +130°C в режиме короткого замыкания), стойкостью к термоокислительному старению и влаге. Толщина изоляции нормирована в зависимости от номинального напряжения.

4. Экран на изоляции (полупроводящей экран)

Поверх изоляции накладывается второй экструдированный слой из полупроводящего сшитого полиэтилена. Он служит для создания равномерного цилиндрического контура, отводящего емкостные токи.

5. Поясная изоляция

В трехжильных кабелях поверх скрученных изолированных жил с их экранами может накладываться поясная изоляция в виде обмотки из полупроводящей бумаги или ленты, которая обеспечивает равномерность электрического поля по скрутке.

6. Медные экраны

Каждая изолированная жила экранирована медной лентой или оплеткой из медных проволок. Основные функции экранов: защита от внешних электромагнитных помех, обеспечение симметричности электрического поля вокруг жилы, отведение токов утечки и токов короткого замыкания. Сечение медных экранов нормировано.

7. Заполнитель и внутренняя оболочка

Пространство между экранированными жилами заполняется упругими материалами (например, ПВХ поясами или неткаными материалами) для придания кабелю круглой формы. Поверх заполнения экструдируется внутренняя оболочка из ПВХ пластиката, которая служит основой для наложения брони и обеспечивает дополнительную защиту от влаги и коррозии.

8. Броня

Броневой покров типа «Ка» выполнен из оцинкованных круглых стальных проволок, наложенных поверх внутренней оболочки. Броня обеспечивает высокую механическую защиту от растягивающих усилий, ударов, грызунов. Оцинковка проволок повышает коррозионную стойкость.

9. Наружная оболочка (шланг)

Поверх брони экструдируется наружная оболочка из ПВХ пластиката. Она защищает броню от коррозии, предохраняет от механических повреждений, воздействия влаги и агрессивных сред. Оболочка, как правило, имеет отличительную окраску (чаще черный или оранжевый цвет).

Основные технические характеристики

Электрические характеристики

• Номинальное напряжение U₀/U (U_m): 12/20 (24) кВ, где U₀ – напряжение между жилой и землей, U – междуфазное напряжение, U_m – максимальное рабочее напряжение.
• Испытательное переменное напряжение частотой 50 Гц: 2.5U₀ + 2 кВ в течение 10 минут.
• Допустимая длительная температура нагрева жилы: +90°C.
• Максимальная температура жилы при коротком замыкании: +250°C (продолжительность не более 5 сек).
• Максимальная температура жилы при перегрузке: +130°C.
• Минимальная температура прокладки без предварительного подогрева: -15°C.
• Рабочая температура окружающей среды: от -50°C до +50°C.

Механические и эксплуатационные характеристики

• Стойкость к растяжению: броня из круглых проволок обеспечивает высокую стойкость к растягивающим нагрузкам, что позволяет прокладывать кабель в наклонных и вертикальных трассах с большими перепадами высот.
• Радиус изгиба: минимально допустимый радиус изгиба при прокладке составляет не менее 15 наружных диаметров кабеля.
• Срок службы: не менее 30 лет при соблюдении условий эксплуатации и монтажа.

Таблица сечений и массо-габаритных параметров (пример для трехжильного кабеля)

Сечение жил, мм²	Наружный диаметр, мм (приблизит.)	Масса 1 км кабеля, кг (приблизит.)	Максимальный наружный диаметр под броней, мм	Диаметр броневой проволоки, мм
3×50	55-60	4500-5000	45	2.0
3×70	60-65	5500-6000	50	2.0
3×95	65-70	6500-7000	55	2.0
3×120	70-75	7500-8000	58	2.0
3×150	75-80	8500-9000	62	2.0
3×185	80-85	9500-10000	66	2.0
3×240	85-90	11000-12000	72	2.0

Примечание: Точные значения необходимо уточнять в технической документации производителя, так как они могут варьироваться в зависимости от конкретной конструкции и применяемых материалов.

Область применения и способы прокладки

Кабель АПвКаВ 20 кВ предназначен для эксплуатации в электрических сетях с изолированной или компенсированной нейтралью. Основные сферы применения:

• Распределительные сети 6-10 кВ, но с запасом по напряжению до 20 кВ.
• Питание мощных промышленных потребителей, трансформаторных подстанций, насосных станций.
• Прокладка в земле (траншеях) с низкой, средней и высокой коррозионной активностью, в том числе в болотистой местности и грунтах с блуждающими токами (броня и оболочки обеспечивают защиту).
• Прокладка в кабельных каналах, туннелях, коллекторах, по эстакадам и в галереях.
• Прокладка в условиях, где существует риск механических повреждений (стройплощадки, пересечения с дорогами).
• Вертикальная и наклонная прокладка благодаря броне из проволок.

Важно: Прокладка в воздухе (по фасадам, на опорах) без дополнительной защиты от УФ-излучения не рекомендуется, так как ПВХ наружная оболочка подвержена разрушению под действием солнечного света. Для таких случаев существуют модификации с УФ-стабилизированной оболочкой или следует применять кабели в шланге из полиэтилена (АПвКаШв).

Сравнение с аналогами и выбор кабеля

При выборе кабеля на напряжение 20 кВ необходимо учитывать условия прокладки и экономическую целесообразность.

• АПвКаВ vs АПвПу: Кабель АПвПу не имеет брони и наружного шланга, только упрочняющую ленточную броню. Он легче и дешевле, но предназначен для прокладки в кабельных сооружениях, где исключены механические воздействия. АПвКаВ – для более тяжелых условий.
• АПвКаВ vs АСБл: Кабель АСБл имеет бумажную пропитанную изоляцию и свинцовую оболочку. Он тяжелее, требует особых условий монтажа (ограничение по перепадам высот из-за стекания пропитки), но исторически широко распространен. АПвКаВ со СПЭ-изоляцией более современный, легкий, допускает большие перепады высот и имеет большую допустимую температуру нагрева.
• АПвКаВ vs ПвКаВ: Кабель ПвКаВ имеет медную токопроводящую жилу. Он дороже, тяжелее, но обладает большей проводимостью и стойкостью к окислению. Выбор в пользу меди оправдан при необходимости минимизации потерь или при высоких требованиях к коррозионной стойкости жилы в особых условиях.

Монтаж и соединение

Монтаж кабеля АПвКаВ 20 кВ должен производиться квалифицированным персоналом с соблюдением ПУЭ, ПТЭЭП и инструкций производителя.

• Перед монтажом необходимо проверить целостность оболочек и изоляции (мегомметром на 2500 В).
• Прокладка при отрицательных температурах требует предварительного прогрева в тепляках.
• При протяжке нельзя превышать допустимые тяговые усилия, которые зависят от сечения и конструкции. Броня из проволок позволяет выдерживать значительные нагрузки, но кабель нельзя подвергать резким ударам и перекручиванию.
• Соединение и ответвление жил производятся с помощью специальных кабельных муфт (соединительных и концевых) на 20 кВ, рассчитанных на работу с кабелями с СПЭ-изоляцией. Требуется тщательная заделка экранов и их заземление с двух концов.
• Броня кабеля подлежит обязательному заземлению на обоих концах линии для безопасности.

Ответы на часто задаваемые вопросы (FAQ)

В чем ключевое преимущество кабеля АПвКаВ перед старыми кабелями с бумажной изоляцией (типа АСБ)?

Основные преимущества: более высокая допустимая температура жилы (+90°C против +70-80°C), что позволяет пропускать больший ток нагрузки; отсутствие риска стекания пропитки, что допускает прокладку на трассах с большими перепадами высот; меньший вес и радиус изгиба; высокая стойкость к влаге; отсутствие необходимости в сложных линейных муфтах для регулирования давления масла/пропитки.

Можно ли прокладывать кабель АПвКаВ 20 кВ в земле без дополнительной защиты?

Да, это одно из основных назначений данного кабеля. Броня из оцинкованных проволок и наружный ПВХ шланг обеспечивают защиту от механических повреждений, коррозии и агрессивных грунтов. Однако при высоком уровне блуждающих токов или в особо агрессивных средах может потребоваться дополнительная катодная защита или применение кабеля в оболочке из полиэтилена (АПвКаШв).

Как правильно выбрать сечение кабеля АПвКаВ 20 кВ?

Выбор сечения производится по допустимому длительному току нагрузки с учетом способа прокладки (в земле, в воздухе, в трубе), температуры окружающей среды, количества работающих кабелей вплотную и экономической плотности тока. Расчеты выполняются в соответствии с ПУЭ (глава 1.3). Для предварительной оценки можно использовать таблицы допустимых токовых нагрузок для кабелей с СПЭ-изоляцией на 20 кВ.

Требуется ли заземление экранов и брони, и как это правильно делать?

Да, это обязательное требование безопасности и правильной работы кабельной линии. Медные экраны каждой жилы должны быть соединены и заземлены с обоих концов кабеля. Это обеспечивает отвод емкостных токов и безопасность при повреждении. Броня из стальных проволок также подлежит заземлению на обоих концах для защиты от поражения электрическим током в случае пробоя изоляции на броню. Заземление выполняется через специальные заземляющие зажимы в муфтах или с помощью пайки/обжима проводника заземления.

Каков реальный срок службы кабеля АПвКаВ 20 кВ?

Заявленный производителями срок службы составляет не менее 30 лет. Фактический срок эксплуатации может превышать этот показатель и достигает 40-50 лет при соблюдении всех условий: номинальные нагрузки, отсутствие перегрузок и коротких замыканий, правильный монтаж, отсутствие внешних механических повреждений, работа в допустимом диапазоне температур. Критическим фактором является качество монтажа муфт и их герметичность.

Чем отличается кабель АПвКаВ от АПвБбШв?

Ключевое отличие в типе брони. У АПвБбШв броня выполнена из двух стальных оцинкованных лент (буква «Б»), что защищает в основном от механических воздействий сверху (например, при раскопках), но плохо сопротивляется растяжению. Броня из круглых проволок («Ка») у АПвКаВ обеспечивает защиту как от продавливания, так и от растягивающих усилий, что делает кабель более универсальным и надежным для сложных трасс.

Можно ли использовать кабель АПвКаВ 20 кВ для сети 10 кВ?

Да, и это распространенная практика. Использование кабеля на более высокое номинальное напряжение (20 кВ) в сети 10 кВ создает дополнительный запас по электрической прочности и надежности. Однако это ведет к увеличению капитальных затрат. С экономической точки зрения для сетей, стабильно работающих на 10 кВ, часто целесообразнее применять кабели, рассчитанные именно на 10 кВ (например, АПвБбШв 10 кВ).